宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的(de)自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出(chū)了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的(de)质量。只是(shì)当时的(de)人们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速(sù)度的(de)原因很可(kě)能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银(yín)河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关(guān)于暗物质(zhì)存在的(de)其(qí)他(tā)的(de)理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区(qū)域(yù)并不是(shì)在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家们已经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的(de)周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)大闸蟹吃公的好还是母的好，大闸蟹公的好还是母蟹好生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大(dà)前(qián)提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 大闸蟹吃公的好还是母的好，大闸蟹公的好还是母蟹好